淺談汽車組合儀表的設(shè)計(jì)

錢方，王師

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

淺談汽車組合儀表的設(shè)計(jì)

錢方，王師

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

組合儀表的設(shè)計(jì)是汽車儀表臺(tái)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，也是汽車安全行駛的關(guān)鍵因素。因此組合儀表是否可以提供給駕駛員清晰可視的顯示界面，及時(shí)傳達(dá)汽車狀態(tài)是組合儀表設(shè)計(jì)中不可或缺的技術(shù)要求。

組合儀表；安全行駛；顯示界面

CLC NO.: U463.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

汽車組合儀表是汽車的重要部件之一，其功能是使駕駛員在正常駕駛過程中更集中、直觀、快速的掌握汽車的各種動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如：行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、蓄電池狀態(tài)、里程、制動(dòng)、冷卻水溫、剩余油量等，它是駕駛員了解汽車狀態(tài)的一個(gè)窗口，為駕駛員正確操作汽車及安全行車提供了保證［1］。因此如何布置組合儀表使之能提供一個(gè)清晰的顯示界面，并讓駕駛員在使用過程中感到安全、舒適、高效是組合儀表設(shè)計(jì)的過程中需要考慮的重要原則。

駕駛員觀察組合儀表的動(dòng)作是在一瞬間完成的，因此必須保證將組合儀表的顯示區(qū)域布置在不被方向盤和各種零部件擋住的位置，且不會(huì)產(chǎn)生各種反光問題，具體布置需滿足組合儀表可視性、駕駛員前下視野、組合儀表反光校核要求。

1、組合儀表的可視性要求

1.1 在設(shè)計(jì)過程中，首先得了解組合儀表可視性的相關(guān)術(shù)語及定義

（1）眼橢圓：指不同身材的駕駛員根據(jù)自己的意愿將座椅調(diào)整到舒適的位置后，以正常的駕駛姿態(tài)入座后，在不轉(zhuǎn)動(dòng)頭部的前提下，其眼睛位置在車身坐標(biāo)系中的統(tǒng)計(jì)分布圖形。

（2）單眼盲區(qū)：指駕駛員用左眼或右眼單獨(dú)觀察時(shí)，由于方向盤對(duì)視線的阻擋而形成的左眼或右眼看不到的區(qū)域。

（3）雙眼盲區(qū)：指駕駛員用左右眼同時(shí)觀察時(shí)，由于方向盤對(duì)視線的阻擋而形成的雙眼都看不到的區(qū)域，即左右單眼盲區(qū)的公共部分。

布置組合儀表時(shí)根據(jù)SAE J 1050定義的駕駛員視野盲區(qū)來決定組合儀表的位置，即組合儀表的顯示區(qū)域必須布置于單眼可視范圍之內(nèi)即雙眼盲區(qū)以外的范圍，由此可得出方向盤與組合儀表的位置關(guān)系（見圖1所示）。

1.2在辨認(rèn)性方面推薦的目視距離即組合儀表顯示面中心點(diǎn)到眼橢圓中心點(diǎn)的距離推薦在（750～820）mm較為合理。

1.3組合儀表顯示平面中心和眼橢圓中心的連線與組合儀表平面的夾角盡量垂直，推薦角度為90±5°，即可保證組合儀表顯示數(shù)字和符號(hào)的正確讀識(shí)。

1.4組合儀表及其儀表罩的布置要滿足定義的前下方視野要求，并且儀表罩的厚度要適中，因此，儀表罩?jǐn)嗝鎽?yīng)布置在前方下視野線L1以下，視野切線L2（分別切于方向盤輪盤最高處截面下方和眼橢圓上方）的上方，如圖2所示。儀表罩最前端與方向盤要保持一定的距離，建議不小于90mm為宜，以避免碰撞時(shí)轉(zhuǎn)向管柱因潰縮空間小而發(fā)生不必要的人員傷害。

根據(jù)上面介紹的方法，確定好組合儀表的位置后，需做反光校核以及前擋風(fēng)玻璃、側(cè)窗玻璃的成像校核，具體校核方法如下：

2、組合儀表的反光要求

在汽車的正常行駛中，來自各個(gè)方位的光線照射在組合儀表上，其反射光線如果進(jìn)入到駕駛員的眼睛，最常見的表現(xiàn)為駕駛員觀察組合儀表時(shí)，因大面積的反光或陽光直射而看不清其內(nèi)部顯示信息，會(huì)對(duì)駕駛安全造成影響。因此在組合儀表設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要考慮以下方面。

2.1光線透過前擋風(fēng)玻璃入射到組合表上經(jīng)儀表反光面反射后，反射光線不進(jìn)入95%假人眼橢圓內(nèi)，且遠(yuǎn)離眼橢圓10mm以上即可，如圖3所示。

2.2光線透過側(cè)窗玻璃入射到儀表面罩上經(jīng)儀表面罩反射后，反射光線不能進(jìn)入95%假人眼橢圓內(nèi)，如圖4所示。

2.3當(dāng)組合儀表帽沿長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)時(shí)，陽光光線通過前擋風(fēng)玻璃穿透反光面直接照射在組合儀表顯示面上（見圖5所示），影響駕駛員的觀測(cè)，此時(shí)組合儀表面罩上被陽光直接照射的面積建議小于透光鏡的10%。

2.4若光線經(jīng)過乘員艙內(nèi)的物體反射后通過管柱護(hù)罩和IP間的縫隙入射到儀表面罩上經(jīng)儀表面罩反射后，反射光線不能進(jìn)入95%假人眼橢圓內(nèi)，造成二次反光，如圖6所示。

3、組合儀表的成像要求

由于組合儀表帽沿不能完全遮擋組合儀表發(fā)光符號(hào)的光線投射到前擋玻璃和側(cè)窗玻璃上，為了保證駕駛員夜間行車安全，成像校核是必須的。成像校核主要是校核在夜間行車時(shí)，組合儀表的發(fā)光符號(hào)在前擋風(fēng)玻璃及側(cè)窗玻璃上的成像是否在駕駛員的可視區(qū)域內(nèi)，影響駕駛員正常駕駛，校核方法及要求如下：

3.1 前擋風(fēng)玻璃成像校核：95%假人眼橢圓區(qū)域內(nèi)的所有眼點(diǎn)透過前擋風(fēng)玻璃觀察車輛前方時(shí)，組合儀表在前擋風(fēng)玻璃的成像不在駕駛員觀察的A、B區(qū)域內(nèi)（A、B區(qū)做法見《GB 11555 汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗(yàn)方法》），見圖7所示，綠色圖像為組合儀表帽沿與顯示區(qū)域在前擋風(fēng)玻璃的成像，虛線表示成像被帽沿所遮擋，實(shí)際中不存在的部分。為了簡(jiǎn)化校核工作量，校核眼點(diǎn)取眼橢圓12個(gè)典型眼點(diǎn)，即取左眼橢圓6個(gè)典型眼點(diǎn)，分別為前、后、上、中、下、左眼點(diǎn)和取右眼橢圓6個(gè)典型眼點(diǎn)，分別為前、后、上、中、下、右眼點(diǎn)。校核結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)分為兩種情況：

（1）若組合儀表顯示區(qū)域的成像未被帽沿的成像全部遮擋，則未被遮擋的顯示區(qū)域成像不能進(jìn)入B區(qū)以內(nèi)；

（2）若組合儀表顯示區(qū)域的成像被帽沿成像全部遮擋，即顯示區(qū)域成像不會(huì)出現(xiàn)在前擋風(fēng)玻璃上，即組合儀表帽沿成像不能進(jìn)入A區(qū)以內(nèi)。

3.2側(cè)窗玻璃成像校核：側(cè)窗成像校核主要是針對(duì)左前側(cè)窗，若組合儀表與左側(cè)外后視鏡的相對(duì)位置不合理或組合儀表帽沿的長(zhǎng)度較短，會(huì)出現(xiàn)組合儀表在左側(cè)窗上的成像落在外后視鏡的視野區(qū)域內(nèi)，導(dǎo)致駕駛員看不清后方的路況，影響行車安全。校核方法：利用折射原理，取95%假人眼橢圓的極限眼點(diǎn)做組合儀表顯示區(qū)域及帽沿在側(cè)窗玻璃上的成像，未被帽沿遮擋的顯示區(qū)域成像不能出現(xiàn)在左側(cè)外后視鏡的視野區(qū)域內(nèi)。如圖8所示，是基于駕駛員某眼點(diǎn)的組合儀表帽沿及顯示區(qū)域在左側(cè)窗的成像與左外后視鏡視野區(qū)域的校核案例,該案例中未被帽沿遮擋的顯示區(qū)域成像（藍(lán)色陰影區(qū)域）不在該眼點(diǎn)的后視鏡視野區(qū)域內(nèi)，因此滿足側(cè)窗成像的要求。

4、結(jié)論

組合儀表的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，也是汽車儀表臺(tái)設(shè)計(jì)的重要組成部分。設(shè)計(jì)人員必須在設(shè)計(jì)過程中權(quán)衡利弊，多方位思考，使其既能充分滿足駕駛員的認(rèn)知需求，又能與乘員艙內(nèi)的造型風(fēng)格相一致［2］。

[1] 劉斐.基于人機(jī)工程的汽車組合儀表設(shè)計(jì)研究［J］.遼東學(xué)院學(xué)報(bào)（自然學(xué)版），2010.

[2] 崔碩.儀表板總成布置及人機(jī)工程分析［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2009.

Design of automobile combined instrument

Qian Fang, Wang Shi
(Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434)

Combination instrument design is an important part of the design of automobile instrument desk, as well as a key element of automobile safety. Therefore, whether the instrument cluster can provide the driver visual display interface, and timely communication is an indispensable technology in vehicle state requirements of design in the instrument cluster.

combination instrument; driving safety; display interface

U463.7

A

1671-7988(2015)03--

錢方，汽車總布置工程師，就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，主要從事汽車人體工程開發(fā)與乘員艙的布置方面的研究。